专利名称：一种电动自行车电机正弦波控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电动自行车电机正弦波控制系统，用于电动自行车中。
背景技术：
现有的电动自行车电机控制系统采用的是方波驱动技术，对电机的三相电流不 进行检测，从而不是每个位置对电机的磁场进行控制，而只是通过霍尔位置一周切换6次， 这样容易造成电动自行车电机噪音大，振动大，耗电高的缺陷。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术中所存在的上述缺点，而提供一 种设计合理、对电动自行车电机控制效果好的一种电动自行车电机正弦波控制系统。本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是一种电动自行车电机正弦波控制 系统，其特征在于包括电源模块、单片机模块、电流采样模块和驱动模块；电源模块分别 与单片机模块、电流采样模块和驱动模块电连接；驱动模块、电流采样模块、单片机模块依 次电连接；单片机模块还与驱动模块电连接。本实用新型所述的电流采样模块包括采样电路，采样电路包括跟随器电路和同相 放大电路，跟随器电路和同相放大电路电连接。本实用新型所述的驱动模块包括驱动电路，驱动电路包括上桥臂驱动电路和下桥 臂驱动电路，上桥臂驱动电路和下桥臂驱动电路连接。本实用新型所述的上桥臂驱动电路由3个自举电路组成。本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果1、设计合理；2、实用新型对 电机的三相电流进行检测，时刻对当前电机的位置和磁场进行检测，根据不同的位置和不 同时刻的电机磁场，输出不同的三相电机的PWM波，从而解决了对电机噪音大、振动大、耗 电高的缺陷。
图1为本实用新型实施例的结构示意图。图2为电流采样模块采样电路的电路原理图。图3为驱动模块驱动电路的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步说明。实施例参见图1 图3，本实用新型包括电源模块1、单片机模块2、电流采样模 块3和驱动模块4。电源模块1分别与单片机模块2、电流采样模块3和驱动模块4电连接。驱动模块 4、电流采样模块3、单片机模块2依次电连接，单片机模块2还与驱动模块4电连接。[0015]驱动模块4与电机的三相电机系统10连接。电源模块1给单片机模块2、电流采 样模块3、驱动模块4提供电源。电流采样模块3对驱动模块4的输出信号进行电流采样， 将信息反馈给单片机模块2，单片机模块2经过算法计算后将控制信号输出给驱动模块4， 完成整个闭环控制过程。电流采 样模块3包括采样电路，采样电路包括跟随器电路5和同相放大电路6，跟 随器电路5和同相放大电路6电连接。采样电路由运算放大器实现差分采样。第一电阻Rl和第二电阻R2分压后通过跟 随器电路5输出一个固定电压，此电压一般为2. 5V。由于采样信号sample存在负压信号， 故通过第四电阻R4后与通过第三电阻R3的2. 5V信号叠加，使得同相放大电路6的放大 器正端的输入信号范围在0 5V之间，此信号幅值较小需进行放大，故采用了同相放大电 路，R6/R5 为放大系数，同时需满足 R5//R6=R3//R4，Uoneshunt= (1+R6/R5) X {UiR4XR3/ (R3+R4) + UiR4XR3/(R3+R4) }0驱动模块4中的驱动电路由上桥臂驱动电路7和下桥臂驱动电路8构成。上桥臂 驱动电路7由3个自举电路9组成。以U相作说明，下桥臂信号由单片机模块2的单片机控制，先置低，此时第四NPN 型三极管N4导通，第七PNP型三极管P7导通，第五NPN型三极管N5截止，第二 MOS管M2 导通；上桥臂信号由单片机模块2的单片机控制，先置高，此时第一 NPN型三极管Ni、第一 PNP型三极管P1、第二 PNP型P2都截止，此时12V通过第一二极管D1、电容El与第二 MOS 管M2形成回路，对电容El进行充电，此时完成了自举电路的充电过程。当上桥臂单片机信 号置低时，第一 NPN型三极管W、第一 PNP型三极管Pl导通，此时电容El开始放电，通过第 二二极管D2、第九电阻R9驱动第一 MOS管Ml。第八电阻R8为防止第一 MOS管Ml误动作 而设置的偏置电阻，第二 PNP型三极管P2是上桥臂MOS管截止时的栅极放电回路，下桥臂 单片机信号置高时第四NPN型三极管N4、第七PNP型三极管P7截止，第五NPN型三极管N5 导通，第二 MOS管M2截止。由于上下桥臂不能同时导通，否则会出现MOS管击穿，故单片机 驱动信号在工作时需增加死区时间以避免瞬间导通，死区时间是指此时上下桥臂MOS栅极 驱动信号都为低。计算过程第一 MOS管Ml和第二 MOS管M2、第三MOS管M3和第四MOS管M4、第五MOS管M5 和第六MOS管M6分别控制电机U、V、W的三相电压输出，电机驱动信号输出端子检测电机的 霍尔信号，霍尔信号输入端子反馈U、V、W三相电流。当第一 MOS管Ml和第二 MOS管M2、第三MOS管M3和第四MOS管M4、第五MOS管 M5和第六MOS管M6输出PWM波，根据电机驱动信号输出端子的电机霍尔信号来和电机的 转速来计算电机的角度Q，Q(n) =Q(n-1) +wX t，把霍尔信号输入端子中的U、V、W三相电流 Iu、Iv、Iw 根据电机磁场公式，Ia= Iu,，Ib= (Iv - Iw)/sqrt(3)，Id = Cos(Q) XId+ Sin(Q) XIb, Iq =-Sin(Q) XId + Cos (Q) X Iq,计算出电机磁场的D轴电流和Q轴电流。根据计算出来的D轴电流和零的偏差时，对D轴电压进行PI调节，当电机的转速 和指令转速速度存在偏差时，Q轴电流根据转速偏差进行对Vq进行PI调节。根据计算公式Va= Cos (Q) XVd - Sin (Q) XVq ； Vb = Sin (Q) XVd+ Cos (Q) XVq ； Vu = Va ；Vv= -(Va- sqrt (3) X Vb)/2 ；Vw = -(Vu + Vv)算出 U、V、W三相电流的有效电压。根据U、V、W的有效电 压输出相应的占空比的PWM波。以上公式中各符号代表的意义均为本行业的规范叫法，本行业的技术人员均能明 白这些符号的意义，这里不再累述。计算由单片机模块2进行。
权利要求1.一种电动自行车电机正弦波控制系统，其特征在于包括电源模块、单片机模块、电 流采样模块和驱动模块；电源模块分别与单片机模块、电流采样模块和驱动模块电连接； 驱动模块、电流采样模块、单片机模块依次电连接；单片机模块还与驱动模块电连接。
2.根据权利要求1所述的电动自行车电机正弦波控制系统，其特征在于所述的电流 采样模块包括采样电路，采样电路包括跟随器电路和同相放大电路，跟随器电路和同相放 大电路电连接。
3.根据权利要求1所述的电动自行车电机正弦波控制系统，其特征在于所述的驱动 模块包括驱动电路，驱动电路包括上桥臂驱动电路和下桥臂驱动电路，上桥臂驱动电路和 下桥臂驱动电路连接。
4.根据权利要求3所述的电动自行车电机正弦波控制系统，其特征在于所述的上桥 臂驱动电路由3个自举电路组成。
专利摘要本实用新型涉及一种电动自行车电机正弦波控制系统，用于电动自行车中。本实用新型包括电源模块、单片机模块、电流采样模块和驱动模块；电源模块分别与单片机模块、电流采样模块和驱动模块电连接；驱动模块、电流采样模块、单片机模块依次电连接；单片机模块还与驱动模块电连接。实用新型对电机的三相电流进行检测，时刻对当前电机的位置和磁场进行检测，根据不同的位置和不同时刻的电机磁场，输出不同的三相电机的PWM波，从而解决了对电机噪音大、振动大、耗电高的缺陷。
文档编号H02P6/04GK201878076SQ20102059924
公开日2011年6月22日 申请日期2010年11月9日 优先权日2010年11月9日
发明者周渊, 武志强 申请人:杭州阔博科技有限公司